چاپ سه‌بعدی پلیمر هوشمند لایه‌ای بر پایه پلی‌لاکتیک‌اسید و پلی‌یورتان‌ترموپلاستیک: بررسی خواص حافظه‌شکلی و ترموویسکوالاستیک

Abstract

پلیمرهای هوشمند به‌عنوان زیرمجموعه مواد هوشمند قادر هستند شکل اولیه خود را ذخیره و پس از تغییر شکل با اعمال محرک‌ها به حالت اولیه خود بازگردند. در این تحقیق از روش‌های چاپ ‌سه‌بعدی برای ساخت پلیمرهای هوشمند به‌صورت لایه‌ای استفاده شده است. در این روش با کنترل درصد هر ماده در نمونه و چینش لایه‌ها به‌راحتی می‌توان خواص حافظه‌شکلی را طراحی و کنترل نمود. از جمله مزایای این روش نسبت به روش‌های دیگر مانند مخلوط‌کردن، سادگی کنترل عوامل موثر بر خاصیت حافظه‌شکلی، ساخت قطعات پیچیده و خاصیت حافظه‌شکلی بهتر است. مواد مورد استفاده TPU با خاصیت الاستیکی و PLA ترموپلاست نیمه‌کریستالی برای رسیدن به خواص حافظه‌شکلی بررسی شدند و جهت بررسی اثر لایه‌چینی، نمونه‌ها در دو حالت TPU-UP و PLA-UP چاپ شدند. نتایج آزمون‌های حافظه‌شکلی نشان داد که با کنترل تعداد لایه‌ها و نحوه چینش، خواص حافظه‌شکلی به سادگی قابل کنترل و طراحی است. نتایج آزمون DMTA نشان داد که دمای بازیابی در نمونه‌های لایه‌ای نسبت به روش‌های دیگر کمتر است و با تنظیم مقدار استفاده از دو ماده PLA و TPU می‌توان دمای بازیابی را کنترل نمود. سرعت بازگشت در نمونه‌های لایه‌ای نسبت به تحقیقات گذشته بسیار بالا است که از مقادیر انرژی ذخیره‌شده در TPU و لایه‌ای‌بودن نشات می‌گیرد. نتایج آزمون حافظه‌شکلی نشان داد که TPU نقش اساسی در افزایش نسبت بازیابی و PLA در افزایش نسبت تثبیت دارد. این امر به‌دلیل افزایش درصد کلیدهای شبکه که شامل سه عامل کریستاله‌شدن، دمای Tg و کاهش تعداد پیوندهای عرضی است.